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Q

無鉛 SMT 組裝中印刷後焊膏塌陷:是什麼工藝導致的?

A
焊膏的印刷塌落度歸結為觸變性不足。當黏度太低、觸變指數差時,漿料在印刷後無法保持其形狀。車間溫度高,透過加熱使糊狀物變稀;打開的焊膏放置時間過長會使表面助焊劑揮發並改變內部流變性。模板釋放太慢或刮刀壓力太大也會使焊膏變平。先控制車間溫度,改用觸變性較好的漿料,逐步調整印刷參數。

讓我們從觀察到的現象開始。焊膏印刷後不到半分鐘,焊盤邊緣開始下陷,細間距QFN下的焊膏輪廓看起來模糊,0.4mm間距SOP焊盤之間出現輕微橋連,用2D視覺系統測量高度顯示厚度比理論值低18%~25%。這不是焊膏批次問題;工藝鏈中至少三個環節同時鬆動。

準備不僅僅是為了表演。恆溫恆濕室必須控制在22±2℃,45%±5%RH。溫濕度計不得靠牆放置;必須懸掛在印表機進紙口正上方 30 公分處才能即時讀取。從冰箱取出後,必須讓焊膏預熱 4 小時。這並不是含糊的「自然暖化」的說法;開封前必須用紅外線測溫槍測量膏體中心,確認為20-24℃。一旦打開,必須在2小時內用完。即使只是隨著時間的推移13分鐘,黏度也會下降8%以上。

在核心參數中,黏度是最關鍵的。無鉛焊膏的標稱黏度為 750–950 Pa·s,但實際測量必須使用帶有 SC4-21 主軸的 Brookfield LVDV-II+ 在 20rpm 下進行。如果低於780,就直接停止使用。選擇0.12mm或0.15mm的鋼網厚度並不取決於BOM,而是取決於焊盤的長寬比。 0805以上使用0.12mm;0402以下必須使用0.10mm,否則脫模時的剪力會將膏體瞬間拉開。無法從打擊墊上以 1:1 的比例複製光圈。對於QFP類型,收縮0.015mm;對於BGA焊盤,必須添加0.008mm的倒角補償。

In操作步驟中,刮刀角度是隱藏殺手。 55°是底線,62°是紅線,58°±0.5°是真正的安全區。角度每偏差 1°,焊錫沉積量就會波動 3.7%。另一方面,壓力不需要過度固定在一個值上;刮完網板背面後,無殘漿、無拉絲、網面無反光油膜才算合格。脫模速度必須嚴格控制在25~40mm/s。低於25mm/s,出現脫模拉絲;超過40mm/s,焊膏底部會被撕裂,在顯微鏡下可以看到焊膏根部出現鋸齒狀斷裂。

排除異常情況時請勿拐彎抹角。首先拍攝三張照片:列印後立即、30 秒後和 60 秒後。如果30秒出現坍落,重點檢查黏度和溫濕度;如果僅在 60 秒時發生塌陷,則很可能是由於模板支撐不足或刮刀磨損。用30倍放大鏡檢查吸水扒邊緣;如果有超過2mm的連續毛刺,則應更換。不要相信「還能再撐兩天」的說法。鋼網張力必須≥35N/cm²。使用拉力計測量四個角落和中心。如果差異超過2N/cm²,請立即重新張緊。

經驗和技術都是用血換來的。冬季凌晨3點,車間空調處於休眠狀態時,升溫的焊膏表面溫度為21℃,但核心只有17.3℃。如果此時強行印刷,塌落率將飆升至67%。解決方法是將錫膏罐放入22℃水浴中浸泡15分鐘,然後重新測量核心溫度。還有一個違反直覺的點:錫膏攪拌時間不是越長越好。將行星攪拌機設定為 30 秒,暫停 10 秒,然後再暫停 30 秒,總共最多 70 秒。超時會產生氣泡,氣泡在印刷剪切時破裂,直接造成局部塌陷。

讓我再增加一項硬性指標。對於同一罐錫膏,在印刷前搖勻並靜置 2 分鐘。表層、中層、底層各測量一次黏度。如果三者之差>40Pa·s,則表示膏體已經分離,該罐子必須報廢。不要保存該材料;元件貼裝缺陷造成的後續損失足以購買三罐新焊膏。最後提醒一下:衰退並不是一種獨立的失敗。常與焊球、焊錫不足同時存在。看到下滑,立即停線;不要等待 AOI 警報才採取行動。

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